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機械社區

標題: 摩擦力大小與接觸面積真的無關嗎？ [打印本頁]

作者: Y-U-C 時間: 2010-7-14 23:22
標題: 摩擦力大小與接觸面積真的無關嗎？
據我理論知識所分析，摩擦力大小只跟正壓力大小和摩擦因數有關，和接觸面積大小是無關的?？墒墙裉燔囬g的一個工人師傅跟我理論，說摩擦力和受力面積是有關的，而且是面積越大，摩擦力也越大。他給我舉了一個現有的例子，這個師傅是個鏟刮工，相信搞機械的師傅都知道鏟刮是干什么的，說白了就是改善零件表面平整度，增加接觸面積！這個師傅說：同一個零件在相同的平板上來回推動，為什么通過鏟刮后（增加了接觸面積）在平板上來回推動會更加費力呢？這不明擺著與接觸面積有關嗎？

我明明知道這個結論是錯誤的，但又無法將這個師傅的結論推翻。。。又無法論證摩擦力大小與摩擦力大小無關。。這個問題好像是高中時學習的知識！在下才疏學淺~~懇請社區工程師開導。。。

作者: 江南飄雪 時間: 2010-7-15 00:23
看來我發表第一個見解：
這個刮鏟過程中的推動，應該還涂抹了一些物質，然后，刮的越平，上面的物體跟下面的物體接觸面積越大，
中間涂的物質就相當于接觸面之間的填充物，把空氣都趕出去了，外界氣壓力就會越大，比如說兩個絕對平的物體接觸，就可以克服重力不掉下來（我親眼見過，兩個高精度量塊接觸之后，拿住上面那塊，下面的那塊不會掉下來）。

所以說，實際問題不是簡單的一個理論就能解釋的。還有摩擦力跟摩擦系數有關，但是摩擦系數是變化的，正如粗糙度不一樣的話，摩擦力肯定不一樣。

（請樓下的高手使勁拍磚）

作者: 落葉隨風long 時間: 2010-7-15 08:10
同意樓上觀點，不同物體摩擦系數是不一樣的

作者: m_fabricate 時間: 2010-7-15 08:10
樓上說的很有道理學習了

作者: wkntnn 時間: 2010-7-15 08:51
摩擦面積大的，會使摩擦系數也大，實際的平面并不是理想的平面

作者: rshg 時間: 2010-7-15 09:25
to江南飄雪：好象是接觸面積增加了，大氣壓同一個地方是不變的吧。
摩擦系數有分靜摩擦系數和動摩擦系數的，接觸面積改變了摩擦力也會變化。對公式進行數學分析不就清楚了。

作者: 掃街 時間: 2010-7-15 09:55
咳咳，這個問題可以從分子力學的角度來分析，鏟平后，兩物體間實際接觸距離小了，這時分子（原子）的引力起作用了。
實際上現代摩擦學就是以原子引力為基礎的。
看來我有很有當專家的潛力哦

，加強鍛煉，爭取以后加入到暈錢的磚家隊伍中去

作者: 冷水黃金 時間: 2010-7-15 10:14
不能把摩擦力與其它力混淆了。

現實中很多人認為增加接觸面積能增加摩擦力，實際中檢測也如此，但他沒搞清楚真正的原因。

比如孔軸配合，有人建議將面接觸改為線接觸，這樣就減小摩擦力。
我認為實際情況是接觸面增加了，容易“別”起，那樣將產生很大正壓力，所以摩擦力增加了。

還有很多其它情況，需要仔細分析，古典物理對我們普通人來說，應該都是適用的，可以認為它沒有錯誤。

作者: 江南飄雪 時間: 2010-7-15 12:25
回復 6# rshg

大氣壓是不變，但是承受大氣壓的面積增加了，接觸面積增大，同樣承受大氣壓的面積也增大，其余沒接觸部分的大氣壓力是被平衡了，所以沒有體現到壓力上去。

作者: 寂靜天花板 時間: 2010-7-15 14:33
查查現代摩擦學吧，可以解答工人的問題。
只不過，比古典摩擦理論難懂多了

作者: fsq361 時間: 2010-7-15 15:17
樓上說的很有道理學習了

作者: 393007574 時間: 2010-7-15 15:34
有關的以前的理論是無關的但是現在的理論是有關的

作者: djiazi 時間: 2010-7-15 15:48
摩擦力跟接觸面的大小無關，只于正壓力的大小和接觸面的摩擦因數有關，刮研改變了接觸面的摩擦因數。

作者: jqiao 時間: 2010-7-15 21:56
高中的摩擦知識只是基本的經過簡化的，實際過程分析應該是要看摩擦學類的書籍

作者: kingsky120 時間: 2010-7-16 15:50
看似簡單的問題，認真研究下還真的蠻多問題的、、、、

作者: 前景錢 時間: 2010-7-16 22:10
路過的，頂一下，得積分了。

作者: 李贛 時間: 2010-7-18 21:54
我們以前也討論過這個問題呢，呵呵。

作者: rusher1221 時間: 2010-7-18 22:00
這就是中國搞機械的人的素質??？
摩擦力大小和接觸面積有關？當真是放下鋤頭搞起機械的人才。

作者: Z358781828 時間: 2010-7-18 22:16
我認為應該是一樣的，但如果從微觀上講不就難說了，就比如一根鋼針在鋼板上滑動，和兩塊鋼板相互滑動，當壓力相等時能說摩擦力一樣嗎？

作者: 署妮 時間: 2010-7-19 00:04
先看下摩擦力和摩擦系數的概念吧，以下三條來自百度百科：
一、摩擦力的定義和解釋：
　　兩個互相作用的物體，當它們發生相對運動或有相對運動趨勢時，沿接觸面切線方向有阻礙相對滑動的作用，這種現象稱為摩擦；這種阻礙相對運動的作用力稱為摩擦力。摩擦力是電磁力的一種表現形式。
      產生機理：
　　1。相互作用產生形變；
　　2。物體微觀凸凹表面產生相互機械嚙合；
　　3。產生分子粘結現象。　
  　抵抗嚙合部分的相互犁削及粘結結點的剪切作用即稱作摩擦力，它是電磁力作用。
二、摩擦系數是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關，而和接觸面積的大小無關。
三、滑動摩擦定律
　　定義：一個物體在另一個物體表面上滑動所受的阻礙物體間相對運動的力叫滑動摩擦
　　臨界摩擦力的大小F與接觸面的正壓力（即法向反力N）成正比： F=μ·N　　　
μ是滑動摩擦系數，與材料材質、粗糙程度、剛度等因素有關，與物體的表面接觸面積無關.
　　1。材質不同，摩擦因數也不同；　
　  2。材料越粗糙，剛度越小，摩擦因數越大。
總結：以上三條在理論上充分證明摩擦力大小與物體的表面接觸面積無關。
再看下樓主提供的例子；
先說刮研：人工刮研是平面修整加工的方法之一。其目的是為了降低表面粗糙度值，提高接觸精度和幾何精度，從而提高機床的配合剛度、潤滑性能、機械效益和使用壽命，也是僅用平面磨床和導軌磨床加工難以達到的，高檔機床設備和鑄鐵平板所必需的加工工藝。所謂“刮研”，是刮削和研磨兩個工序的結合。即平面刮削——研磨顯示，再平面刮削——再研磨顯示，如此往復，交替循環，不斷運作。使鑄鐵平板的表面粗糙度值和形位誤差逐步降低；接觸精度、幾何精度在運作中逐步提高，直到達到規定要求為止。
在樓主的例子中有這樣一句話“為什么通過鏟刮后（增加了接觸面積）在平板上來回推動會更加費力呢？”樓主認為刮研后增加了接觸面積，這里就存在了一個誤區，樓主說的接觸面積是微觀上的，而我們平常說的摩擦力和物體表面的接觸面積無關，這里的接觸面積是宏觀的接觸面積，所以在樓主的這個例子中接觸面積并沒有增加，接觸面積還是你的零件的底面，并沒有增加??！在這里大家把微觀的接觸面積當做宏觀的接觸面積，從而得出了“摩擦力和受力面積是有關的"結論。
而同一個零件在相同的平板上來回推動，鏟刮后在平板上來回推動會更加費力的原因還有待大家討論，雖然兩個非常平的物體接觸可以克服重力不掉下來，但是施加水平力去推的話，能不能推動我就不知道了，因為沒有試過，但我目前認為是很容易推動的，因為摩擦力很小。
　

作者: shilibao 時間: 2010-7-19 15:27
分清楚，動摩擦力和靜摩擦力的區別，你就能明白了。

作者: ljs998 時間: 2010-7-19 15:36
回復 20# 署妮

鏟刮后來回推動會更加費力，我覺得和研磨材料有關。因為鏟刮后平面粗糙度變小，平面更平整，和研磨材料接觸的更多，這相當于改變了摩擦系數，兩塊金屬之間的摩擦力和一塊金屬與研磨材料之間的摩擦力的大小當然不一樣。

作者: 搬大象的小螞蟻 時間: 2010-7-19 15:42
F=UN,刮研相當于N不變面積大了U相應的增大了所以力大了

假設物體的正上方有一恒定的壓強 N=PA 面積越大 N越大 U不變力也變大了

作者: zwg880202 時間: 2010-7-20 09:37
開始時只用考慮摩擦力。刮研后越來越光滑，摩擦系數變小，壓力可以看做不變（大氣壓力相對于鐵板的重力來說，很小了），所以摩擦力變小。但越來越光滑時，鐵板間的空氣擠出，從而產生原子力。當足夠光滑時，摩擦力就可以不記了，只有原子力了，把兩塊板粘合在一起。

作者: 署妮 時間: 2010-7-20 20:57
回復 24# zwg880202

強烈支持果子的答案，鏟刮后期產生的阻力不是來自摩擦力，而是來是分子力；摩擦力大小和接觸面積真的沒有關系，樓主在分析時把所有阻力都當做是摩擦力，忽略了分子力，而從產生了誤區。

作者: zyd60 時間: 2010-7-20 21:09
表面粗超度小到一定程度摩擦系數很小摩擦力很小了，但是分子間的親和力顯現出來了，結合面就吸合在一起了。為了克服這種親和力，通常在結合面開一些槽的。

作者: nijunhai 時間: 2011-2-28 20:56
這個問題真是眾說紛紜呀。今天遇到個夾緊的問題，個人覺得夾緊的面積越大，夾的就越牢固。不過這與高中物理的摩擦力公式又是矛盾的，不知何解？請大蝦們繼續拍磚討論，幫忙解惑。

作者: verysedate 時間: 2011-2-28 22:21
有心人可以好好研究一下，也許又有一個新理論！

作者: 584736245 時間: 2011-3-15 20:41
沾到一起小力能推動，我試了，但直接扯不開

作者: mo502 時間: 2011-3-15 22:51
路過學習了

作者: yf_fly 時間: 2011-3-16 20:49
我覺得有關，我以前設計閥門時，要算軸的摩擦轉矩，閥門設計手冊給的公式就和面積有關。

作者: wjchsks 時間: 2011-3-16 21:11
古典摩擦定律與現代摩擦定律,建議你查機械設計手冊2本,能解釋你的問題

作者: shengming1008 時間: 2011-5-10 11:19
從公式上來說，好像是沒關系，
但從現實生活上來看又的確有關系。

作者: alande 時間: 2011-5-10 18:07
又學習了點

作者: wfsoochow 時間: 2011-5-11 10:15
本人認為摩擦力與面積無關，與摩擦系數有關，而增加接觸面積會改變摩擦系數，還有其他的動摩擦和靜摩擦的區別，建議去學學現代摩擦學，具體問題還要具體分析

作者: 劍來客 時間: 2011-5-11 11:39
回復 nijunhai 的帖子

夾得緊是因為摩擦力的作用，夾得越緊正壓力就越大，至于受力面積那就看能不能使更加物體穩定

作者: 劍來客 時間: 2011-5-11 11:41
這些跟跟我們看到的不一樣，我們看到的只是些宏觀上的，其實那個是個微光上的問題，越磨物體表面接觸的越多，

作者: 帥杜 時間: 2011-5-11 15:17
還有一個現象，都說汽車輪胎越寬，與地面接觸面積越大，抓地力越好，也就是與地面摩擦力越大，也就越費油，請大家討論

作者: 專搞機械設計 時間: 2011-5-12 22:40
我認為什么原子力和分子力是不可靠的說法。其實是光潔度越好，摩擦因數自然越小。

作者: qiaojieyun 時間: 2011-5-27 21:21
應該是太平了相互吸附導致推動起來變沉了

作者: cleverchild 時間: 2011-5-28 09:19
呵呵，這個討論有意思。主要問題在接觸面的平整程度上。

一群原子跨過崇山峻嶺，比跨過遼闊平原的時候要費力不少。

作者: yong5820 時間: 2011-5-28 09:36
樓上說的很有道理學習了!!!!!!!!!!!!!!!!!

作者: 搖滾設計 時間: 2011-5-28 12:17
鏟刮改變了摩擦因素嘛.

作者: 一兩酒 時間: 2011-5-28 14:10
讀讀現代摩擦理論吧！
摩擦那有那么好弄得。
物體表面光潔度和摩擦力的關系很復雜。
最先進的滑雪板，表面不是越光越好。
有時正壓力增加，摩擦力還減小呢！
摩擦和振動，弄通其中很小的一小塊，夠你一輩子衣食無憂了。

作者: 408465954 時間: 2011-5-28 14:36
關鍵還是摩擦系數出現了變化，本來堅硬且光滑的表面通過刮平后可能有填充材料似的有很多地方出現硬度以及粗糙度的變化摩擦系數則跟著變化在正壓力同樣的情況下摩擦力就會變化了

作者: z654840923 時間: 2011-5-28 15:43
咳咳....真的學習了?。。。?hr noshade size="2" width="100%" color="#808080"> 作者: ghostdeath 時間: 2011-6-6 23:02
不懂，完全看不懂。。。。

作者: fewofj 時間: 2011-6-7 12:32
實際問題，實際分析。

作者: 。。折線。。。 時間: 2011-6-7 12:52
進來看看，學習學習。。。

作者: yuexy 時間: 2011-6-7 13:09
應該沒關系，摩擦力=壓力*摩擦系數

作者: ￡BY～SELF★ 時間: 2012-4-16 20:04
用我們所學的知識，是這樣的，但我舉個例子，給大家看看，看是否有關系，
在一靜止的皮帶上，放兩個材料相同，質量也相同的物體，一個是點接觸，一個是面接觸，當皮帶速度從靜止漸漸變大時，你們覺得會是啥情況呢？

作者: sheppard2011 時間: 2012-4-16 21:30

署妮發表于 2010-7-19 00:04
先看下摩擦力和摩擦系數的概念吧，以下三條來自百度百科：
一、摩擦力的定義和解釋：
　　兩個互相作 ...

支持，解釋詳盡，清晰?。。?！

作者: 雙人淚ぞ寺上 時間: 2012-12-11 10:43
可能是靠緊后，里面的空氣密度還有表面的屬性都發生變化，但最終還是改變摩擦因素吧，和面積沒有關系

作者: gt2011 時間: 2012-12-11 11:49
1、摩擦力的本質都還存在爭論，有摩擦粘附論、凹凸嚙合說等，所以到底跟接觸面是何種關系還沒準確定論。
2、刮鏟的話，由于會去除零件表面的物質，不但有摩擦力，還有去除物質的切削力，微觀上說應該是分子結合力。

作者: zs2122082 時間: 2012-12-11 12:20
又見神回復了，漲知識了

作者: earthling1983 時間: 2013-12-5 11:50
多謝分享！

作者: 2011會消失 時間: 2013-12-25 16:16
樓主，看了你的帖子我特地注冊這個網站。摩擦力的影響因素：摩擦力的大小只與壓力和接觸面的粗糙程度有關，與其他因素無關。至于樓主說的那種情況，也困惑了我很多年，現在認為你說的鏟刮應該是提高了物體表面的粗度，原本物體表面接觸的地方可能只是最高的幾處，此時摩擦力應該是克服這幾處凸凹不平地方的阻力。鏟刮后表面變的相對光滑，原本幾處最高的地方被磨平，更多的小一點的凸凹加入到接觸，就增加了摩擦力，實際還是物體表面的粗糙度增大了，摩擦系數也就大了。上面所說的只是一般的，平時生活中的摩擦好比玻璃。如果涉及到分子膠合力，那就是和接觸面積大小有關了。

作者: pzfs1016 時間: 2013-12-25 17:57
論壇牛人多，討論的很熱烈啊

作者: 黃昏2002 時間: 2013-12-25 22:09
宏觀上看摩擦力的大小與接觸面積無關，與物體的表面狀況有關，但是也有它的局限性，就像樓主提到的為什么表面越光滑摩擦力反而增加。
微觀上看摩擦力的大小為F=TA，其中T為軟材料剪切應力，A為接觸面積

作者: 心似藍天 時間: 2014-1-2 07:09
樓主沒學懂，摩擦系數和接觸面積大小有關，

作者: biji 時間: 2014-1-2 11:39
接觸面積變了接觸面經過加工摩擦系數也就變了影響摩擦系數的因素很多

作者: 軒轅相濡 時間: 2014-1-14 20:59
摩擦因數變了

作者: 我是機械愛好者 時間: 2014-1-15 10:03
樓主說的這位師傅說的不準確，機床刮研接觸面有要求每英寸大于25個點接觸。宏觀是平的，微觀是不能平的。兩塊平板玻璃貼在一起你推得動嗎。兩塊玻璃之間沒有空氣。大氣壓著摩擦系數巨大。

作者: 軒轅相濡 時間: 2014-2-21 18:57

wkntnn 發表于 2010-7-15 08:51
摩擦面積大的，會使摩擦系數也大，實際的平面并不是理想的平面

大哥扯淡呢吧

作者: 獵豹2014 時間: 2014-2-22 18:22
絕對有關。
知道量子物理已經推翻了宏觀物理學的很多觀點。下面是我百度找到的資料。我覺得可以解釋這個問題。
首先要弄明白摩擦力產生的原因，你就會明白這個問題了。
實際上,關于摩擦力的本質,目前尚未有定論,仍在深入探討之中
摩擦力的本質：
1．凹凸嚙合說．是從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關于摩擦本質的理論，嚙合說認為摩擦是由于互相接觸的物體表面粗糙不平產生的．兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合．如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相碰撞，產生斷裂、摩損，就形成了對運動的阻礙．
? 2．粘附說．這是繼凹凸嚙合說之后的一種關于摩擦本質的理論．最早由英國學者德薩左利厄斯于1734年提出，他認為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦會增大，可以用兩個物體的表面充分接觸時它們的分子引力將增大來解釋．

上世紀以來，隨著工業和技術的發展，對摩擦理論的研究進一步深入，到上世紀中期，誕生了新的摩擦粘附論．

新的摩擦粘附論認為，兩個互相接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10-8 m或更大的間隙．這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力．如果這個壓力很小，微凸起的頂部發生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某一數值（每個凸起上約千分之幾牛頓），超過材料的彈性限度，微凸起的頂部便發生塑性形變，被壓成平頂，這時互相接觸的兩個物體之間距離變小到分子（原子）引力發生作用的范圍，于是，兩個緊壓著的接觸面上產生了原子性粘合．這時要使兩個彼比接觸的表面發生相對滑動，必須對其中的一個表面施加一個切向力，來克服分子（原子）間的引力，剪斷實際接觸區生成的接點，這就產生了摩擦．在現代摩擦理論中，還加進了靜電作用。光滑表面摩擦過程中可能帶上異號電荷，它們之間的靜電作用，也是摩擦力的一個原因。

綜上所述，摩擦現象的機理是復雜的，是必須在分子尺度內才能加以說明的。由于分子力的電磁本性，摩擦力說到底也是由于電磁相互作用引起的。

上述理論，已經否定了“物體表面越光滑，摩擦力越小”的說法。在非常平滑的物體表面之間，摩擦力是存在的。老師在教學中經常使用“表面光滑”，其含義是指無摩擦或摩擦因數等于零的表面，即沒有摩擦力。這是教學中的一種約定，而并非真的是說兩個表面光滑。在平玻璃板上推木塊很容易，而在平玻璃板上推與木塊相同質量的玻璃時就不容易了，這說明摩擦力增大了。

按照這個解釋，面積越大，必然分子間的力越多。那么摩擦力必然增大。

作者: nobodyts 時間: 2014-8-26 19:47
摩擦定律分為三大類：
其一：滑動摩擦定律；
            滑動摩擦定律又分為：古典定律和摩擦二項式定律.
               古典摩擦定律就是我們熟知的 F=u*N
               摩擦二項式定律: 摩擦力=切向力+犁出溝紋的力。切向力是固體表面接觸后會產生一些粘結點，剪切開這些粘結點所需要的力。刮研越平接觸面積越大，粘結點越多，力越大。犁出溝紋的力可以想象成刀子在桌面上切，就這種意思。
其二：滾動摩擦定律；
其三：流體摩擦定律。

太難打字了，不知道對不對，求批評。

作者: kunge660 時間: 2015-7-8 16:53

作者: z424385518 時間: 2021-10-23 08:19
這個帖子太好了，強烈點贊

作者: 受不了了 時間: 2021-10-23 11:11
這么嚴謹的事情，討論起來就像是討論中藥的藥引子有沒有作用一樣

作者: swh481320 時間: 2021-10-24 10:00

獵豹2014 發表于 2014-2-22 18:22
絕對有關。
知道量子物理已經推翻了宏觀物理學的很多觀點。下面是我百度找到的資料。我覺得可以解釋這個問 ...

長見識了。

作者: 木木院長 時間: 2021-10-25 09:18
學習受教了

作者: isee666 時間: 2021-11-3 00:34

2011會消失發表于 2013-12-25 16:16
**** 作者被禁止或刪除內容自動屏蔽 ****

確實，F=μN的公式有局限性。摩擦系數就是一個很復雜的問題，之前提出的表面越光滑，摩擦系數越小的也不完全正確。機械導軌要刻出凹槽，一來是要減小分子間粘連力，而是可以藏潤滑油。還有不粘鍋有做出有規律的紋路，也說明了不是越光滑越好。

作者: isee666 時間: 2021-11-3 00:37

落葉隨風long 發表于 2010-7-15 08:10
同意樓上觀點，不同物體摩擦系數是不一樣的

作者: isee666 時間: 2021-11-3 00:46

冷水黃金發表于 2010-7-15 10:14
不能把摩擦力與其它力混淆了。

現實中很多人認為增加接觸面積能增加摩擦力，實際中檢測也如此，但他沒搞 ...

舉一個簡單的例子:同一塊重物，下面墊著兩塊板(由一塊平整的板交錯切割而成），兩塊交錯，面積1:2。現在同時有兩個不同方向的力，水平方向拉底下兩塊板，重物會往哪邊偏移？

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